DE20007484U1 - Flexible Arbeitsstation zum Bearbeiten von Bauteilen - Google Patents

Description

Anmelder:

KUKA Schweissanlagen GmbH Blücherstraße 144 86165 Augsburg

Vertreter:

Patentanwälte
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b 86153 Augsburg / DE

Datum:

Akte:

25.04.2000
772-935 ern/ge

- 1 BESCHREIBUNG

Flexible Arbeitsstation zum Bearbeiten von Bauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible Arbeitsstation zum Bearbeiten von Bauteilen, die längs einer Transferlinie von einer Arbeitsstation zur benachbarten mit Hilfe stationärer Industrieroboter bewegbar sind und in der einzelnen Arbeitsstation an einer zentralen Arbeitsstelle mit je einer Spannpalette verbindbar sind, wobei die Spannpaletten in einem Magazin neben der Transferlinie gespeichert und einzeln in die Arbeitsstelle und zurück bewegbar sind.

In der Praxis werden im allgemeinen die Spannpaletten zusammen mit dem auf ihnen befestigten Bauteil von einer Station zur anderen bewegt, wodurch eine große Anzahl von Spannpaletten erforderlich ist, die am Ende der Bearbeitungsstrecke wieder zurück zu deren Beginn geführt werden müssen.

Um diese Vielzähl von Spannpaletten zu reduzieren, ist es vorgeschlagen worden, eine begrenzte Anzahl von Spannpaletten an der einzelnen Arbeitsstation zur Verfügung zu stellen, wodurch es erforderlich ist, dass die Bauteile von einer Arbeitsstation zur anderen mit Industrierobotern bewegt werden müssen, was das Lösen der Bauteile von der Spannpalette jeweils bedingt.

Wenn nun aber Bauteile unterschiedlicher Typen im freien Mix längs der Transferlinie voranbewegt werden, ergibt sich das- Problem, die zu jedem Typ des Bauteiles zugeordnete Spannpalette bereit zu stellen.' ■■'"■'■'.■

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Arbeitsstation zu entwickeln, in welcher die Zuordnung der geeigneten Spannpalette zum zugehörigen Bauteil unter Meidung einer Vielzahl von Spannpaletten so rasch bewirkt werden kann, dass keine Verzögerung der Taktzeit der Fertigungsstraße eintritt und sogar Reduzierungen der Taktzeit ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird im Sinne der Erfindung dadurch gelöst, dass für die Bearbeitung unterschiedlicher Typen von im freiem Mix ankommenden Bauteilen jedem Typ eine einzige, speziell für ihn ausgebildete Spannpalette zugeordnet ist, die in der zentralen Arbeitsstelle so lang verbleibt, bis ein anderer Bauteiltyp zur Bearbeitung ansteht, wobei für den Spannpalettenwechsel beidseits der Arbeitsstelle eine Bereitschaftsstation für die Zuführung einer Spannpalette und eine Leerstation für die Aufnahme einer Spannpalette vorgesehen sind.

Das Funktionsprinzip der Erfindung besteht darin, dass das mit Hilfe von Industrierobotern bewirkte Abheben des Bauteiles von seiner zugeordneten Spannpalette praktisch gleichzeitig erfolgt, während von der Bereitschaftsstation des einzelnen Magazins die für das andere Bauteil benötigte Spannpalette in die zentrale Arbeitsstelle gefördert und die vorher benötigte Spannpalette aus dieser Arbeitsstelle in die Leerstation abtransportiert wird.

Um einen reibungslosen Ablauf dieser Bewegungsvorgänge zu erzielen, ist neben der Arbeitsstelle beidseits der Transferlinie je ein Spannpalettenmagazin angeordnet, wobei sich zwischen der Arbeitsstelle und dem Spannpalettenmagazin die Bereitschafts- bzw. Leerstation für eine einzelne Spannpalette befindet.

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Aus dieser praktisch symmetrischen Anordnung der Magazine zur Transferlinie ergibt sich die Möglichkeit, innerhalb kürzester Zeit Spannpaletten zugehöriger Art von der einen Seite auf die andere Seite der Transferlinie während des Bauteilwechsels zu bewegen.

Es versteht sich von selbst, dass die in der Arbeitsstation stationär angeordneten Industrieroboter nicht bloß den Transport der Bauteile von einer Arbeitsstation zur anderen, sondern auch deren vielfältige Bearbeitung übernehmen. Es ist ferner vorausgesetzt, dass die Antriebe und Führungen für die Paletten auf dem Weg vom Magazin zur Arbeitsstelle und zurück bekannt sind, so dass deren Konstruktion hier nicht beschrieben zu werden braucht.

Im Rahmen einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation als drehbare Einheit zur fluchtenden Einstellung gegenüber dem einzelnen Magazinfach ausgebildet ist. Man kann sich vorstellen, dass das Magazin bzw. das einzelne Magazinfach radial zur vertikalen Drehachse der drehbaren Einheit ausgerichtet ist, so dass nach Aufnahme bzw. Abgabe der Spannpalette aus jeder beliebigen Stellung des Magazins mittels einer Drehbewegung der Bereitschafts- bzw. Leerstation wieder eine senkrechte Quereinstellung zur Transferlinie und zur zentralen Arbeitsstelle erreicht wird. Dies ermöglicht, dass mehrere Magazinfächer radial auf die vertikale Drehachse der Bereitschafts- bzw. Leerstation ausgerichtet sein können. Es ist auch möglich, ■zwei oder mehr Magazinfächer etagenweise übereinander anzuordnen.

In einer anderen Variante der Erfindung ist die einzelne 3"5 Bereitschafts- bzw. Leerstation zusätzlich um eine horizontale Drehachse drehbar, um eine horizontal ausgerichtete Spannpalette in die vertikale Lage zu

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bringen und in dieser Lage in das entsprechend gestaltete Magazin abzugeben bzw. von ihr zu erhalten. Eine solche Anordnung führt zu einer erheblichen Platzersparnis im Magazinbereich.

Schließlich sieht die Erfindung vor, dass die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation zwei oder mehr Aufnahmeeinrichtungen für Spannpaletten enthält, von denen eine immer als Leerstation vorgesehen ist. Auf diese Weise kann bei geschickter Raumgestaltung die Zufuhr einer Spannpalette zur zentralen Arbeitsstelle gleichzeitig mit der Rücknahme der dort befindlichen Spannpalette erreicht werden.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen. In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Draufsicht auf zwei

benachbarte Arbeitsstationen,

Figur 2: eine schematische Draufsicht auf eine Arbeitsstation in einer Variante zu Figur 1 und

Figuren 3

und 4: schematische Teil-Draufsichten auf Arbeitsstationen in einer weiteren Variante zu Figur 1.

Im Beispiel der Figur 1 sind zwei benachbarte Arbeitsstationen (1,2) vorgesehen, die sich längs einer Transferlinie (4) erstrecken. Mit solchen Arbeitsstationen (1,2) sollen Bauteile (3) längs der Transferlinie (4) bewegt und an zentraler Arbeitsstelle (6) bearbeitet werden. Zu diesem Zweck sind Industrieroboter (5) stationär vorgesehen, welche einerseits den Transport der Bauteile (3) von einer Arbeitsstation (1) zur anderen (2) und andererseits die jeweils benötigte Bearbeitung des Bauteiles (3) übernehmen.

Das Funktionsprinzip dieser Anordnung besteht darin, dass ein einzelnes oder mehrere Bauteile (3) von einem der Industrieroboter (5) übernommen und zur zentralen Arbeitsstelle (6) einer anderen Arbeitsstation (1) bewegt wird, um es dort auf eine bereit gehaltene Spannpalette (7) abzusetzen, wo das Bauteil (3) zentriergenau befestigt oder mehrere Bauteile (3) zusammengesetzt werden..

• · · ♦

Wenn der Weg von einer Arbeitsstation (1) zur anderen (2) zu groß ist, kann dazwischen eine Ablagestation (15) angeordnet werden, wohin der eine Industrieroboter (5) der einen Arbeitsstation (1) das Bauteil (3) bewegt und absetzt und der andere Industrieroboter (5) der anderen Arbeitsstation (2) das Bauteil (3) übernimmt und an die zugeordnete zentrale Arbeitsstelle (6) lenkt.

Das Problem liegt nun darin, dass Bauteile der verschiedenen Typen in freiem Mix nacheinander in die Transferlinie (4) eingeschleust werden. Jedes Bauteil (3) benötigt eine speziell zugeordnete Spannpalette (7), die für ein Bauteil anderen Typs nicht mehr brauchbar ist.

Um hier einen reibungsfreien Arbeitsfluss unter Beibehaltung des Arbeitstaktes zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass für die Bearbeitung unterschiedlicher Typen von im freien Mix ankommenden Bauteilen jedem Typ eine einzige, speziell für ihn ausgebildete Spannpalette

(7) zugeordnet ist.

Diese Spannpaletten (7) sind in beidseits der Transferlinie (4) angeordneten Magazinen (8) gespeichert.

im Beispiel der Figur 1 sind je Arbeitsstation (1,2)' beidseits der Transferlinie . (4) drei Magazine (8) angeordnet, zwischen denen sich entweder eine Bereitschaftsstation (9) oder eine Leerstation (10) befindet. Bevor das einzelne Bauteil (3) in einer zentralen Arbeitsstelle ankommt, muss sich die. dafür vorgesehene Spannpalette (7) bereits in dieser Arbeitsstelle (6) aufnahmebereit befinden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass' aus der Bereitschaftsstation (9) die zugeordnete Spannpalette (7) in die Arbeitsstelle (6) bewegt worden ist. Zugleich muss, aber die in der Arbeitsstelle (6) bereits befindliche Spannpalette (7) entfernt werden, weshalb an der gegenüber

liegenden Seite die Leerstation (10) vorgesehen ist, in welche die vorher benötigte Spannpalette (7) abgelegt wird. Durch eine geeignete Steuerung wird erreicht, dass immer nur die zugeordnete Palette in den Bereich der zentralen Arbeitsstelle (6) gelangt, um das zugeordnete Bauteil (3) aufzunehmen, wobei die vorher vorhandene Spannpalette (7) über die Leerstation (10) in das Magazin

(8) abtransportiert wird.

Aus dem Beispiel der Figur 1 ersieht man, dass die einzelnen Magazine (8) an ihrer Rückseite frei zugänglich sind. Dadurch kann eine Be- und Entladebewegung entlang des Pfeiles (14) mit Spannpaletten (7) während des gesamten Betriebes störungsfrei durchgeführt werden.

Aus dem Beispiel der Figur 2 erkennt man, dass mehrere Magazine (8) strahlenförmig um die Bereitschaftsstation

(9) bzw. Leerstation (10) angeordnet sind. Dadurch ist es erforderlich, die von diesen Stationen (9,10) in die Magazine (8) zu bewegenden Spannpaletten (7) in die entsprechende Richtung zu drehen. Hierzu sieht Figur vor, dass die einzelne Bereitschaftsstation (9) bzw. Leerstation (10) als drehbare Einheit (11) um eine vertikale Drehachse (12) ausgebildet ist. Sobald die einzelne Spannpalette (7) von der zentralen Arbeitsstelle (6) auf die Bereitschafts- bzw. Leerstation (9,10) gelangt ist, wird diese um die Drehachse (12) in die gewünschte Lage gedreht, um die Spannpalette (7) in das zugeordnete Magazin (8) zu versetzen bzw. von dort zu holen.

Die Figuren 3 und 4 zeigen zusätzlich die Möglichkeit, Spannpaletten (7) hochkant in Magazinen (8.) zu lagern. Zu diesem Zweck ist die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation (9,10) zusätzlich um eine horizontale Achse (13) drehbar. Sie nimmt die Spannpalette (7) in ihrer horizontalen Läge, auf, hält sie fest und verdreht sie.um 90°, damit die Spannpalette (7) in eine vertikale Lage

gemäß Figur 4 gelangt. In dieser vertikalen Lage wird die Spannpalette (7) in das zugeordnete Magazin (8) bewegt bzw. von dort abgeholt.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Magazine (8) können mehrere Fächer übereinander besitzen, um mehrere Spannpaletten (7) aufzunehmen. Um einen einwandfreien Bewegungsablauf der Spannpaletten (7) herbeizuführen, können in solchen Fällen die Bereitschafts- bzw. Leerstationen (9,10) auch höhenverstellbar sein, um bei der Übergabe der Spannpaletten (7) das geeignete Magazinfach zu erreichen.

Schließlich sieht die Erfindung vor, die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation (9,10) mit zwei oder drei Aufnahmen für Spannpaletten (7) zu versehen, wodurch eine einseitige Beschickung der zentralen Arbeitsstelle (6) möglich ist. Allerdings wird es in diesem Fall einer Zusatzbewegung bedürfen, um die Spannpaletten (7) in die jeweils richtige Lage zur Aufnahme der Bauteile zu bringen.

- 9 STÜCKLISTE

I Arbeitsstation 2 Arbeitsstation

3 Bauteil

4 Transferlinie

5 Industrieroboter

6 zentrale Arbeitsstelle 7 Spannpalette

8 Magazin

9 Bereitschaftsstation

10 Leerstation

II drehbare Einheit

12 vertikale Drehachse

13 horizontale Drehachse

14 Be- und Entladebewegung

15 Ablagestation

Claims (7)

1. Flexible Arbeitsstation (1, 2) zum Bearbeiten von Bauteilen (3), die längs einer Transferlinie (4) von einer Arbeitsstation (1) zur benachbarten (2) mit Hilfe stationärer Industrieroboter (5) bewegbar sind und in der einzelnen Arbeitsstation (1, 2) an einer zentralen Arbeitsstelle (6) mit je einer Spannpalette (7) verbindbar sind, wobei die Spannpaletten (7) in einem Magazin (8) neben der Transferlinie (4) gespeichert und einzeln in die Arbeitsstelle (6) und zurück bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bearbeitung unterschiedlicher Typen von im freien Mix ankommenden Bauteilen (3) jedem Typ eine einzige, speziell für ihn ausgebildete Spannpalette (7) zugeordnet ist, die in der zentralen Arbeitsstelle (6) so lange verbleibt, bis ein anderer Bauteiltyp zur Bearbeitung ansteht, wobei für den Spannpalettenwechsel beidseits der Arbeitsstelle (6) eine Bereitschaftsstation (9) für die Zuführung einer Spannpalette (7) und eine Leerstation (10) für die Aufnahme einer Spannpalette (7) vorgesehen sind.

2. Arbeitsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Arbeitsstelle (6) beidseits der Transferlinie (4) je ein Spannpalettenmagazin (8) angeordnet ist und dass sich zwischen der Arbeitsstelle (6) und dem Spannpalettenmagazin (8) die Bereitschafts- bzw. Leerstation (9, 10) für eine einzelnen Spannpalette (7) befindet.

3. Arbeitsstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation (9, 10) als drehbare Einheit (11) zur fluchtenden Einstellung gegenüber dem einzelnen Magazinfach (8) ausgebildet ist.

4. Arbeitsstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magazinfächer (8) radial auf die vertikale Drehachse (12) der Bereitschafts- bzw. Leerstation (9, 10) ausgerichtet sind.

5. Arbeitsstation nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Magazinfächer (8) etagenweise übereinander angeordnet sind.

6. Arbeitsstation nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation (9, 10) um eine horizontale Drehachse (13) drehbar ist, um eine horizontal ausgerichtete Spannpalette (7) in die vertikale Lage zu bringen und in dieser Lage in das entsprechend gestaltete Magazin (8) abzugeben bzw. von ihr zu erhalten.

7. Arbeitsstation nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Bereitschafts- bzw. Leerstation (9, 10) zwei oder mehr Aufnahmeeinrichtungen für Spannpaletten (7) enthält, von denen eine immer als Leerstation vorgesehen ist.